5 жди что это такое
5G в России: зачем нужно, сколько стоит и когда появится? Коротко о главном
Сотовая связь пятого поколения пока еще где-то там, на горизонте
О мобильных сетях пятого поколения начали говорить еще тогда, когда только стартовало внедрение 4G. Тем не менее, развитие 5G сетей идет не слишком активными темпами, что в России, что на Западе. Причина — большое количество проблем, включая необходимость разработки новых стандартов и спецификаций, нового оборудования (чипы, сеть, обработка данных, пользовательские девайсы), плюс разворачивание 5G инфраструктуры, вывод в свет устройств для массовых потребителей.
На каком этапе находится развитие 5G в России и когда мы сможем насладиться сверхбыстрой мобильной связью нового поколения? В этой статье мы постарались коротко рассказать о главных моментах развития новой технологии в России.
Первая спецификация 5G…
…представлена в конце декабря 2017 года. Ее разработал консорциум 3GPP, и это была лишь первая часть официального документа, описывающего стандарт 5G New Radio (NR). Можно сказать, что разработали спецификацию даже быстрее, чем было запланировано, поскольку вопрос этот слишком уж важный, в 5G крайне заинтересованы многие сотовые операторы со всего мира, включая крупнейшие компании вроде AT&T, Sprint, Telstra и Vodafone.
У 5G по сравнению с предыдущими стандартами множество преимуществ, главное из которых — десятикратный рост пропускной способности по сравнению с 4G. Кроме того, сотовые вышки смогут поддерживать около миллиона подключенных устройств на квадратный километр.
Зачем?
Достаточно простой вопрос, который интересует многих. Ответ — дело в том, что 5G позволит активно развивать IoT-технологии, что обеспечит появление умных городов, умных же транспортных средств и прочих IoT технологий. Что касается транспорта, то сотовые станции смогут поддерживать связь с объектами, которые передвигаются с большими скоростями, вплоть до 500 км/ч.
Стоит отметить, что для простого потребителя переход с 4G на 5G будет практически незаметным — видео и сайты и так грузятся в мгновение ока там, где есть 4G. Пятое поколение сетей нужно современному бизнесу и государству, которые цифровизуются.
5G — это качественное развитие технологий, а не просто увеличение пропускной способности сети. Усиление безопасности, повышение стабильности подключения, увеличение количества одновременно подключающихся к станции устройств, возможность работы с IoT в режиме реального времени — вот что такое 5G.
Если говорить о России, то создание собственной сети пятого поколения крайне важно для цифровизации государства. Этот вопрос даже прописан в программе «Цифровая экономика».
Несмотря на разговоры о том, что 5G заменит проводные сети, это если и произойдет, то очень нескоро. Во-первых, проводная инфраструктура гораздо дешевле, во-вторых, 5G-устройства для потребителей станут доступны весьма нескоро (об этом ниже), плюс они будут дорогими.
Сколько это стоит?
По оценке отечественных экспертов, инвестиции в сети нового поколения должны быть гораздо более объемными, чем инвестиции, которые требовались для развития инфраструктуры 4G и, тем более, 3G. Общая сумма средств, которая требуется для развития в России 5G, составляет, по некоторым оценкам, около триллиона рублей. Это огромная сумма, которой не располагает ни одна российская компания. Поэтому для эффективного развития сетей пятого поколения операторам федерального значения придется искать возможности для объединения усилий.
Правда, сумма в 1 трлн слишком абстрактна. Она включает прямые и косвенные затраты за много лет (сколько именно тоже неясно). Что касается развития сетей пятого поколения в российских городах-миллионниках, то на это потребуется 73 млрд рублей. Во всяком случае, именно такую сумму озвучивает Минкомсвязи. Для экономии предлагается использовать часть уже существующей инфраструктуры операторов. В этом случае на первом этапе развития 5G базовые станции пятого поколения будут подключаться к функционирующей инфраструктуре 4G.
Когда ждать 5G в России?
Демонстрация технологий уже проводилась. Еще в прошлом году, летом, компания «Мегафон» запустила в центре Москвы пилотную зону сети 5G. Конечно, протестировать новую связь обычные пользователи не могли, поскольку ни у кого еще нет смартфонов или других девайсов, которые поддерживают 5G. Демонстрация заключалась в проведении прямой трансляции футбольного матча с использованием 5G. Скорость передачи данных составила 35 Гбит/с. Опытную зону 5G запускали и в «Сколково», есть планы по тестированию новых технологий в Татарстане.
Но на этом положительные новости заканчиваются. Дело в том, что правительство отложило массовое внедрение стандарта до 2022 года. Концепцию создания и развития сетей 5G должны утвердить уже в этом квартале. К концу следующего года правительство определит диапазоны частот, плюс будут реализованы первые проекты по внедрению 5G в пяти ключевых отраслях и на территории одного из городов-миллионников.
Как уже упоминалось выше, реализовывать проект по развитию 5G в России будут все федеральные операторы, причем вместе, а не по отдельности. Компании подтвердили готовность поддержать проект совместного использования частот 3,4-3,8 ГГц для сетей 5G. Операторы считают, что модель совместного использования необходимого для сетей пятого поколения спектра даст возможность компаниям разделить расходы на развитие инфраструктуры.
По мнению авторов исследования «Мобильная экономика: Россия и СНГ 2018», к 2025 году 5G станут использовать около 80% жителей России. «Результаты нашего исследования показывают, что Россия станет лидером среди стран СНГ по темпам распространения 5G-сетей, так как мобильные операторы активно инвестируют средства в их развитие», — говорится в исследовании.
Итак, даже по самым оптимистичным прогнозам 5G-сети и устройства в России для массового потребителя станут доступными не ранее, чем через 3 года. При этом многие эксперты придерживаются пессимистичного сценария, согласно которому распространение 5G в РФ — вопрос 5-7 лет.
5G. Реальность и перспективы
Содержание
Содержание
2G, 3G, 4G, 5G — что это значит и в чем разница?
Так обозначаются различные поколения мобильной связи. Цифра — номер поколения, а буква G — Generation (поколение). Объединяет их одно — это цифровые сети (в отличие от аналогового первого поколения, которое передавало только аудиоинформацию). Основное отличие между поколениями — скорость.
Поколение
Стандарт
Максимальная скорость
Однако скорость не может расти сама по себе. Для того, чтобы радиоволна передавала больше информации за одну единицу времени, её частота должна быть выше и/или ширина канала должна быть больше. Используемые мобильными сетями частоты росли с каждым поколением, но 5G в этом смысле совершил прорыв — его частоты как минимум вдвое выше, чем у 4G.
Поколение
Частота
Ширина диапазона
3,4 – 3,8 ГГц / 24,65 – 29,5 ГГц
Здесь кроется одна из причин предвзятого отношения к новым стандартам: чем больше частота радиосигнала, тем эффективнее её энергия поглощается препятствиями, находящимися на пути радиоволны. И речь идет не только о стенах. Человеческое тело так же хорошо поглощает высокочастотные радиоволны.
Единственным доказанным воздействием ВЧ-излучений на человека является повышение температуры тела, причем оно возникает лишь при мощностях излучения, на порядки превышающих те, что используются в мобильных сетях. Пока ни статистика, ни исследования здравоохранительных организаций не подтверждают вредность высокочастотных излучений. И 5G продолжает распространяться — слишком велики его преимущества, чтобы отказываться от них из-за недоказанного вреда и страхов обывателей.
Скорость 5G
5G использует широкий спектр частот — от 40 до 100 МГц в диапазоне 3,4 – 3,8 ГГц. Это обеспечивает скорость передачи данных до 25 Гбит/с. Пятое поколение отличается минимальными задержками передачи сигнала — около 1 – 5 мс. Значение внушительное, даже чересчур — не всякое оптоволоконное подключение поддерживает такую скорость.
Возникает вполне закономерный вопрос: а нужна ли настолько высокая скорость в мобильной сети? Ведь даже для онлайн-просмотра видео в формате 8К потребуется в разы меньше. Но высокая скорость нужна! 20 Гбит/с — это теоретически достижимая максимальная скорость между сотой и единичным пользователем.
С каждым новым клиентом скорость сети будет снижаться, и в условиях плотной городской среды составит «всего лишь» 50, максимум 100 Мбит/с. Но и в этом случае 5G становится серьезным конкурентом для проводных и оптоволоконных провайдеров.
Интернет вещей
5G не только предоставит мобильный широкополосный доступ, который станет более быстрым, стабильным и качественным, но и обеспечит поддержку массового интернета вещей (IoT). Ожидается, что благодаря 5G к 2025 году количество устройств вырастет с 7 млрд (на 2018 год) до 22 млрд.
Увеличившаяся пропускная способность позволит удаленно управлять большим количеством устройств в тех сферах, где критически важна производительность сети в реальном времени, например, дистанционное управление различной техникой. Со временем станет возможным провести медицинскую операцию при участии врача, который находится в одной стране, а пациент и автоматизированная медицинская система — в другой.
Стационарный «интернет вещей» можно организовать с помощью Wi-Fi, но мобильным устройствам он не подходит. В их числе дроны, очки виртуальной реальности, а также «подключенные» автомобили, дополненные технологиями для обмена информацией с инфраструктурой и другими участниками движения.
Они требуют широкополосного подключения на площадях, заметно превышающих область распространения Wi-Fi пусть даже от сети роутеров. Новый стандарт обеспечит поддержку до 1 миллиона клиентов на квадратный километр. Для сравнения, 4G на той же площади поддерживает лишь до 100 000 устройств.
Основными отличиями 5G является сверхнадежная связь с малой задержкой, значительно более высокая скорость передачи данных и поддержка массовых машинных коммуникаций, при которых большое количество устройств способно обмениваться данными без какого-либо участия человека.
На сегодняшний день устройства IoT в основном подключают при помощи кабелей. Между тем, 5G позволит установить гораздо больше датчиков: станет возможным использовать беспроводное подключение без потери качества соединения. Технология предполагает высокую плотность датчиков. Их могут быть миллионы, что существенно повысит точность полученных ими данных.
Кроме того, 5G позволит использовать облачную сеть радиодоступа, благодаря чему сети обеспечат передачу данных от одного узла сети к другому с помощью меток. Это расширит возможности для таких технологий, как автономные автомобили или дроны, которые находятся вне поля зрения оператора. Подобного рода техника в процессе передвижения собирает огромное количество данных, которые следует быстро обрабатывать, чтобы избежать аварийных ситуаций.
В «умных» городах светофоры будут регулировать движение, получая от автомобилей данные о плотности транспортных потоков. Это уменьшит количество пробок и повысит безопасность на городских дорогах, а заодно снизит уровень загрязнения окружающей среды.
Возможные сценарии использования 5G включают автономное управление транспортным средством на любой дороге и в любых условиях. Автономные автомобили, включая и летающие модели, будут самостоятельно передвигаться от одного водителя к другому, а также сами смогут подключиться к беспроводной зарядной станции для восполнения заряда аккумулятора.
В результате одним транспортным средством смогут пользоваться несколько человек. Автомобиль можно сдать в аренду другим пользователям, пока владелец авто находится на работе. В результате стоимость владения автомобилем станет существенно ниже. Изменится не только городская мобильность, но и отношение к приобретению транспорта в собственность, да и к собственности в целом. Это будет не всегда удобно и выгодно.
Развитие транспорта, всеобщая доступность медицины, образования и других сфер, необходимых для комфортной жизни, могут привести к оттоку населения из городов в пригороды и небольшие комфортные поселения, что окажет влияние на дальнейшее развитие цивилизации.
Возможности, которые открывает 5G, могут стать основой новой экономики и технологической революции. С сетями нового поколения станет возможна автоматизация на всех уровнях — от «умного» дома и города до страны и планеты в целом.
Массовое распространение сетей нового поколения станет основой нового технологического уклада, который проявится в широком применении искусственного интеллекта, беспилотного транспорта, развитии робототехники, всеобщей цифровизации и автоматизации.
Разумеется, триумф технической революции случится не в один миг, а постепенно. Технология 5G обеспечит лишь нужный задел. Остальное продолжат 6G и последующие поколения мобильной связи.
Особенности 5G
Низкая проникающая способность высокочастотных радиоволн неизбежно приведет к сокращению радиуса охвата отдельной соты. Для покрытия одной и той же площади 5G потребуется куда больше сот, чем 4G. С одной стороны, это увеличит стоимость внедрения технологии. С другой стороны, из-за массовости изготовления и меньшей мощности 5G-ретрансляторы со временем будут стоить заметно дешевле, чем их предшественники.
Операторы сотовой связи при внедрении 5G планируют отказаться от привычной практики установки вышек. Новые ретрансляторы будут устанавливать в соответствии с застройкой местности: на площадях, в торговых центрах, на стенах зданий. Причем многие из них будут направленными. Это приведет к снижению необходимой мощности передатчика смартфона — батарейка будет «тянуть» дольше, а сам телефон станет тоньше и легче.
Цена перехода
Переход на новый стандарт потребует от операторов значительных вложений, поэтому (как минимум, первое время) цены на подключение 5G не будут ниже, чем на 4G. А еще стандарт не совместим с предыдущим, поэтому потребуется покупать новые смартфоны, планшеты и модемы для ПК. Зато 5G позволит отказаться от «проводного» интернета без потери качества связи.
Пора выкидывать роутер?
Сети 5G в тестовом режиме запускаются во многих странах, и Россия — не исключение. Первые испытания 5G были проведены в 2016-2017 годах. Компания «Мегафон» совместно с Nokia и Huawei тестировала оборудование для организации мобильных сетей 5G. При этом была достигнута скорость около 5 Гбит/с.
На чемпионате мира по футболу, который проходил в России в 2018 году, компании «МТС» и Ericsson развернули связь 5G для обеспечения доступа к высокоскоростному интернету. Базовые станции были установлены в крупных городах: Москве, Санкт-Петербурге, Ростове-на-Дону, Казани, Самаре, Екатеринбурге и Нижнем Новгороде.
В настоящее время в Санкт-Петербурге и Москве сети пятого поколения разворачивают четыре оператора сотовой связи. 5G пришел в Казань, Набережные челны, Екатеринбург, Томск и Абакан. Но зона покрытия весьма невелика даже в столицах. О коммерческом запуске речи пока не идет: операторы планируют его не раньше 2022 года.
Основной загвоздкой являются частоты: диапазон 3,4 – 3,8 ГГц, используемый для 5G в большинстве стран мира, в России занят силовыми структурами, которые вовсе не собираются отдавать частоты сотовым операторам. Поэтому оборудование для России придется либо заказывать специально, либо производить самим. В любом случае это будет дольше и дороже, чем покупать стандартное.
Пока под пилотные сети 5G в России выделяют частоты под стандарт mmWave: в диапазоне 24,65 – 29,5 ГГц. Такая частота обеспечивает высочайшую скорость передачи данных, но дальность действия соты не превышает сотен метров. И тут возникают те же проблемы, что и у Wi-Fi: плохое покрытие в сложном рельефе и необходимость в огромном количестве ретрансляторов. Это очень дорогое решение, и вряд ли в ближайшее время оно выйдет за пределы ограниченных пилотных зон.
Так что не торопитесь выкидывать роутер и покупать iPhone 12. В ближайшие несколько лет 5G в России точно не станет доминирующей технологией. А жаль.
Насколько страшны сети 5G и как они могут изменить нашу жизнь
Страх и ненависть к 5G
Возле жилого комплекса «Жемчужина» в подмосковном Серпухове стоят вышки 5G, чрезвычайно раздражающие группу местных активистов. Они уже обращались за помощью к государственным органам через портал «Добродел», требуя замерить уровень вредного излучения от вышек и проверить законность их установок. Разбирательство пока что в процессе, объекты спора стоят на месте, обеспечивая сотовую связь жителям. Большинство обитателей «Жемчужины» удивлены ситуацией и не желают, чтобы вышки сносили — иначе ведь будет невозможно совершить звонок или отправить СМС.
Тем временем жители московского района Перово собираются на протестные акции, чтобы защитить свое здоровье от коронавируса, который якобы распространяют 5G-станции. Некоторые активисты обращаются в Роскомнадзор. Опасения немногочисленных граждан поддерживает председатель Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений Олег Григорьев. Он считает, что поглощение подкожным слоем электромагнитного поля 5G в совокупности с другими факторами увеличивает вероятность если не коронавирусной инфекции, то меланомы.
Наши соотечественники не первые в рядах воинства, желающего победить неведомую технологию. Истерика пришла в Россию с западного фронта: жители американских и британских городов (Сан-Диего, Аспен, Тотнес), а также швейцарцы из Берна выходили с акциями протеста против вышек 5G в 2019 году, пытаясь защитить растения, животных и людей от вредного излучения.
К слову, слухами о связи между излучением от станций и коронавирусом российские активисты обязаны английским. В Бирмингеме и Ливерпуле напуганные и разгневанные сторонники конспиративной теории поджигали вышки. 5G не давала покоя британцам и в соцсетях, подталкивая к публикациям обличительных постов с призывами уничтожать станции, противостоять «коронавирусным излучателям». Впоследствии над россиянами тоже сгустились тучи из громогласных призывов защитить своих близких от самого зла.
Лекарство от 5G
Паника вокруг технологии заставила комитет сетей будущего при американском Институте инженеров электротехники и электроники (IEEE) выпустить доклад «Системы связи 5G и пределы воздействия радиочастот», где оценивались нормативы по воздействию радиочастот на человеческий организм. Авторы отчета опросили двух членов комитета — Рода Уотерхауза, специалиста по микроволновой фотонике и электромагнитным волнам, технического директора компании Octane Wireless, и старшего сотрудника IEEE Дэвида Витковски, эксперта по беспроводной связи.
Специалисты подняли два международных документа, в которых содержатся ограничения по влиянию радиочастот на организм: нормы международной комиссии по защите от неионизирующего излучения ICNIRP, существующие с 1998 года, и стандарт IEEE C95.1, выпущенный в 2005 году. Эти нормы периодически пересматривают и обновляют.
Уотерхауз, объясняя воздействие миллиметровых волн, призывает помнить, что радиоволны сотовых вышек попадают в спектр неионизирующего излучения, которое не может нанести вред ДНК и вызвать рак, как это делает ионизирующее излучение. Единственное, что умеют радиоволны, направленные на человека, — разогреть ткани. Чрезмерное воздействие грозит перегревом до опасных уровней.
«Влияние и глубина проникновения волн в человеческое тело уменьшаются с увеличением частот, — подчеркивает Род Уотерхауз. — Преимущество состоит в том, что ваша кожа не повредится, поскольку миллиметровые волны будут отражаться от ее поверхности».
«Ионизирующее излучение, такое как рентгеновские и гамма-лучи, состоит из фотонов, несущих энергию, достаточную для разрыва связей, которые удерживают молекулы между собой. Фотоны электромагнитных волн промышленной частоты и радиочастотных волн обладают гораздо меньшей энергией, не достаточной для подобного эффекта», — объясняла Всемирная организации здравоохранения.
«Радиофобия — это существенная проблема, которая может воспрепятствовать развитию сетей. И надо присоединиться к тем усилиям, которые сейчас предпринимают региональные власти, и мы в этом будем принимать всяческое участие — в донесении до населения всей абсурдности этих утверждений», — подчеркивает замглавы Минкомсвязи Олег Иванов.
Внедрение 5G в мире
Протестующие твердят, что им недостаточно доказательств безопасности сигналов, которые работают в миллиметровом волновом диапазоне электромагнитного спектра. Современные мобильные устройства работают на частотах меньше 6 ГГц, а 5G будет использовать частоты от 600 МГц и выше, включая миллиметровые диапазоны между 30 ГГц и 300 ГГц. Сомнения по поводу безопасности 5G в нескольких случаях связали руки городским властям и вынудили их приостановить установку станций.
Так или иначе, запуск сетей нового поколения уже начался. В 2018 году компания Verizon снабдила узлами 5G города Хьюстон, Индианаполис, Лос-Анджелес и Сакраменто; в апреле 2019 Южная Корея первой из азиатских стран разрешила новую технологию сначала в Сеуле, а затем и других крупных городах; Швейцария установила вышки в 54 городах; весной 2019 года 5G запустилась в Великобритании, летом — в Италии, Испании и Германии. Китайские власти начали внедрять технологию в апреле 2019 и к концу октября охватили 50 городов. Теперь технология работает в 24 странах мира. Последние новости из Британии о проблемах вышек, к слову, не касались коронавируса или риска облучения: правительство поручило демонтировать вышки 5G от Huawei по всей стране к 2027 году из соображений безопасности — китайский бренд давно находится в конфронтации с Западом.
Внедрение 5G в России
Компания МТС первой среди российских операторов мобильной связи получила лицензию на оказание услуг связи стандарта 5G и готовится развернуть высокочастотные сети в «дальнем» диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 субъектах. Лицензия будет действовать до 16 июля 2025 года.
Первыми пользователями сети станут бизнес-клиенты и крупные производственные предприятия, но о масштабном покрытии речи нет: частота, прописанная в лицензии, не позволяет привести 5G в каждый дом. По данным «Коммерсанта», Минкомсвязи не может обеспечить приоритет проектам частоты 3,4–3,8 ГГц из-за позиции силовых ведомств.
«Частоты выше 6 ГГц имеют неудовлетворительные характеристики распространения», — говорится в Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020, которую разработало Минкомсвязи.
Развитие 5G-сетей входит в федеральный проект «Информационная инфраструктура» из национальной программы «Цифровая экономика», но результаты проработки плана оставляют желать лучшего. Концепция внедрения новых стандартов связи не утверждена, операторы не могут надеяться на реализацию проекта из-за бюрократических препятствий, касающихся доступа к жилым домам и рынку электроэнергии.
В итоге Минкомсвязи пока не располагает простыми решениями, которые бы помогли освободить полосу в диапазоне 3,4–3,8 ГГц для гражданского использования сетей нового поколения.
Что дает технология 5G
Если сети 4G способствовали появлению таких компаний, как Uber, Airbnb, TikTok и Netflix, то 5G может оказать влияние совершенно другого уровня. Скорость передачи данных здесь в 20 раз выше, чем у предшественника, и достигает 20 Гбит/с, тогда как 4G дает всего 1 Гбит/с. Эта разница позволяет загружать десятки полнометражных фильмов на устройство за несколько секунд.
Онлайн-игры прекратят виснуть, качество изображения во время видеозвонков станет четким, погружение в виртуальную реальность — полноценным и объемным. C 5G к сети можно будет подсоединять сразу несколько устройств, не опасаясь, что качество сигнала ухудшится.
Иной уровень развития получит интернет вещей: к сети можно будет подключать холодильники, стиральные машины, носимые гаджеты, устройства общения между автомобилями.
В медицине стандарты 5G модернизируют качество услуг. К примеру, импланты для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний смогут отправлять данные врачам автоматически; постоянный доступ в интернет и мгновенная передача сигнала позволят проводить сложнейшие процедуры на расстоянии.
Беспилотный транспорт с помощью 5G перейдет на новый этап развития: автономное управление автомобилями, оснащенными технологиями машинного зрения, станет значительно проще в условиях моментальной передачи данных.
Все эти преимущества могут стать доступны повсеместно уже в ближайшие 20 лет: помимо инженерно-технических вопросов придется решить правовые, то есть разработать единый стандарт 5G, а также политические, то есть урегулировать претензии держав друг к другу по вопросам технологического превосходства. К тому же придется дождаться, когда производители смартфонов подгонят свои устройства под мощности новой сети.